用于创客教育的仿生机械手

摘要

本实用新型实施例公开了一种用于创客教育的仿生机械手，包括底座，及安装于底座上的机械手；机械手包括仿形手掌、仿形手指和传动组件；仿形手掌安装于仿形手指上，并由传动组件带动弯曲和伸展；仿形手指包括手指前段和手指后段；手指前段活动连接于手指后段上，手指后段活动连接于仿形手掌上；传动组件包括第一动力源、连杆和拉杆；拉杆的一端与第一动力源连接，拉杆的另一端与手指后段连接，连杆的一端与手指前段连接，连杆的另一端与仿形手掌连接。本实用新型关节灵活，结构设计巧妙，提升了用户的使用体验。

说明书

技术领域

本实用新型涉及仿生机械手，更具体地说是用于创客教育的仿生机械手。

背景技术

创客教育是一种融合科学、技术、工程、艺术、数学等知识与技能，遵循自由开放、创新创意、探究体验的教育理念，以实践创造学习为主，培养创新型人才的新型教育模式。创客教育核心教育理念是通过动手实践培养学生的创新能力、探究力和创造力。

当前市场上用于创客教育类的仿生机械手结构设计不合理，手指关键不灵活，结构呆板，用户体验不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供用于创客教育的仿生机械手。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

用于创客教育的仿生机械手，包括底座，及安装于所述底座上的机械手；所述机械手包括仿形手掌、仿形手指和传动组件；所述仿形手掌安装于所述仿形手指上，并由所述传动组件带动弯曲和伸展；所述仿形手指包括手指前段和手指后段；所述手指前段活动连接于所述手指后段上，所述手指后段活动连接于所述仿形手掌上；所述传动组件包括第一动力源、连杆和拉杆；所述拉杆的一端与所述第一动力源连接，所述拉杆的另一端与所述手指后段连接，所述连杆的一端与所述手指前段连接，所述连杆的另一端与所述仿形手掌连接。

其进一步技术方案为：所述仿形手掌延伸设有突出结构；所述突出结构包括间隔设置的第一支撑板和第二支撑板；所述第一支撑板和所述第二支撑板上设有与所述手指后段连接配合的第一前连接孔，以及与所述连杆的另一端连接配合的第一后连接孔。

其进一步技术方案为：所述手指后段的底部设有与所述拉杆的另一端连接配合的第二前连接孔，以及与所述第一前连接孔连接配合的第二后连接孔。

其进一步技术方案为：所述手指后段的顶部设有与所述手指前段连接配合的顶部连接孔。

其进一步技术方案为：所述手指前段的底部设有与所述连杆的一端连接配合的第三前连接孔，以及与所述顶部连接孔连接配合的第三后连接孔。

其进一步技术方案为：所述仿形手掌的顶部至少布置有一个所述仿形手指，所述仿形手掌的侧面至少布置有一个所述仿形手指。

其进一步技术方案为：所述仿形手掌包括手心壳和手背壳；所述手心壳和所述手背壳围合形成收纳腔，所述第一动力源固定于所述收纳腔中。

其进一步技术方案为：所述第一动力源为舵机，所述舵机的舵盘与所述拉杆的一端连接。

其进一步技术方案为：所述底座和机械手之间设有用于带动所述机械手水平旋转的驱动机构；所述驱动机构包括轴承和第二动力源；所述底座上设有凸台，所述凸台安装于所述轴承的内圈中并与所述第二动力源连接，所述机械手的底部固定于所述凸台上。

其进一步技术方案为：所述底座还设有控制板、摄像头、显示屏、麦克风、风扇、扬声器；所述摄像头、所述显示屏、所述麦克风、所述风扇和所述扬声器与所述控制板电连接。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型通过设置的第一动力源搭配拉杆和连杆带动仿形手指做弯曲和伸展运动，并且仿形手指的手指前段和手指后段均可活动，可形成不同状态的姿势，关节灵活，结构设计巧妙。另外，通过设置的驱动机构可带动机械手水平旋转，实现了机械手不同方位的展示，便于处于不同方位的用户观察，提升了用户的使用体验。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施例提供的用于创客教育的仿生机械手的结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例提供的用于创客教育的仿生机械手中机械手的结构示意图；

图3为本实用新型具体实施例提供的用于创客教育的仿生机械手中机械手的分解图；

图4为本实用新型具体实施例提供的用于创客教育的仿生机械手中仿形手指的分解图。

附图标记

1、底座；11、显示屏；12、摄像头；13、麦克风；14、扬声器；15、风扇；16、拉手；2、机械手；21、仿形手掌；211、手心壳；212、手背壳；2121、突出结构；21211、第一支撑板；21212、第二支撑板；21213、第一前连接孔；21214、第一后连接孔；22、仿形手指；221、手指前段；2211、第三前连接孔；2212、第三后连接孔；222、手指后段；2221、第二前连接孔；2222、第二后连接孔；3、驱动机构；31、第二动力源；32、轴承；4、传动组件；41、第一动力源；42、拉杆；43、连杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型具体实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

本实用新型具体实施例提供了一种用于创客教育的仿生机械手，如图1-4所示，用于创客教育的仿生机械手包括底座1，及安装于底座1上的机械手2；机械手2包括仿形手掌21、仿形手指22和传动组件4；仿形手掌21安装于仿形手指22上，并由传动组件4带动弯曲和伸展；仿形手指22包括手指前段221和手指后段222；手指前段221活动连接于手指后段222上，手指后段222活动连接于仿形手掌21上；传动组件4包括第一动力源41、连杆43和拉杆42；拉杆42的一端与第一动力源41连接，拉杆42的另一端与手指后段222连接，连杆43的一端与手指前段221连接，连杆43的另一端与仿形手掌21连接。

当动力源带动拉杆42向下运动时，手指后段222在拉杆42的拉力作用下向下转动，同步地，手指前段221也跟随向下转动，由于连杆43的存在，使得手指前段221可相对于手指后段222进行进一步地向下转动，在拉杆42整个向下运动的过程中，整个仿形手指22相对于仿形手掌21向下弯曲。当动力源带动拉杆42向上运动时，手指后端在拉杆42的顶升力作用下向上转动，同步地，手指前段221也跟随向上转动，由于连杆43的存在，使得手指前段221可相对于手指后段222进行进一步地向上转动，在拉杆42整个向上运动的过程中，整个仿形手指22相对于仿形手掌21向上伸展。

通过设置的第一动力源41搭配拉杆42和连杆43带动仿形手指22做弯曲和伸展运动，并且仿形手指22的手指前段221和手指后段222均可活动，可形成不同状态的姿势，关节灵活，结构设计巧妙。

在一实施例中，仿形手掌21的顶部至少布置有一个仿形手指22，仿形手掌21的侧面至少布置有一个仿形手指22。

在本实施例中，仿形手掌21的顶部布置有四个并排的仿形手指22，仿形手掌21的侧面布置有一个仿形手指22，其中，四个并排的仿形手指22相当于人体的食指、中指、无名指和小指，侧面布置有一个仿形手指22相当于人体的大拇指。当五个仿形手指22同步弯曲时，形成五指抓握姿势，五个仿形手指22同步伸展时，形成五指展开姿势。需要说明的是，为了提升每个仿形手指22弯曲和伸展的灵活性和可控性，对每个仿形手指22均单独配备了一个第一动力源41，当然，各个动力源可通过机械手2配备的控制器统一协调工作。

在一实施例中，如图3、4所示，仿形手掌21延伸设有突出结构2121；突出结构2121包括间隔设置的第一支撑板21211和第二支撑板21212；第一支撑板21211和第二支撑板21212上设有与手指后段222连接配合的第一前连接孔21213，以及与连杆43的另一端连接配合的第一后连接孔21214。手指后段222的底部设有与拉杆42的另一端连接配合的第二前连接孔2221，以及与第一前连接孔21213连接配合的第二后连接孔2222。手指后段222的顶部设有与手指前段221连接配合的顶部连接孔。手指前段221的底部设有与连杆43的一端连接配合的第三前连接孔2211，以及与顶部连接孔连接配合的第三后连接孔2212。

在本实施例中，手指后段222为中空结构，连杆43是穿设于手指后段222的中空结构内的，对连杆43具有隐藏的效果。手指前段221、手指后段222，以及手指后段222与突出结构2121的连接处的连接孔中均用螺纹销和螺丝来连接。

在一实施例中，仿形手掌21包括手心壳211和手背壳212；手心壳211和手背壳212围合形成收纳腔，第一动力源41固定于收纳腔中，避免第一动力源41外漏，对其具有保护作用，同时也不影响仿生机械手整体的美观。

在一实施例中，在手背壳212设有设有用于安装第一动力源41的安装槽。安装槽可起到固定作用，防止第一动力源41安装后晃动。

在一实施例中，第一动力源41为舵机，舵机的舵盘与拉杆42的一端连接。当然，第一动力源41也可以是伺服电机等其它电机，或者是马达。

在一实施例中，如图1、2所示，底座1和机械手2之间设有用于带动机械手2水平旋转的驱动机构3；驱动机构3包括轴承32和第二动力源31；底座1上设有凸台，凸台安装于轴承32的内圈中并与第二动力源31连接，机械手2的底部固定于凸台上。

通过设置的驱动机构3可带动机械手2水平旋转，实现了机械手2不同方位的展示，便于处于不同方位的用户观察，提升了用户的使用体验。

在一实施例中，第二动力源31为舵机，舵机的舵盘与凸台中部连接。当然，第二动力源31也可以是伺服电机等其它电机，或者是马达。

在一实施例中，为了防止轴承32外漏，通过设置的轴承盖将轴承32固定在底座1上。

在一实施例中，如图1所示，底座1还设有控制板、摄像头12、显示屏11、麦克风13、风扇15、扬声器14；摄像头12、显示屏11、麦克风13、风扇15和扬声器14与控制板电连接。

通过设置摄像头12、显示屏11、麦克风13、扬声器14，提升了人机交互的友好性，用户体验更好，通过设置的风扇15，能够对底座1内部的控制板等元件进行散热。

在一实施例中，如图1所示，在底座1的侧面设有拉手16，以方便挪动。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。